Question

放射性勘探的常用单位和标准源

Answer 1

在放射性勘探工作中，为了衡量放射性物质的放射性活度（即强度）和浓度（含量）以及射线的照射量和照射量率，规定了各种测量用的单位。

（一）放射性活度与比活度

放射性活度的大小反应了放射性核素量的多少。活度是一个与核衰变相联系的量。核衰变是一个随机过程，活度是统计分布的期望值（平均值），而且它是随时间变 化的。

活度的定义为：处在特定能态的一定量的放射性核素在给定时刻的活度A是dN除以 dt的商：

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式中：dN是在时间间隔dt内，由核能态发生自发核衰变数的期望值。dt时间间隔内的核衰变数通常称为衰变率，因此活度也就是放射性核素在某时刻衰变率的期望值。

1975年国际剂量大会（CGPA）通过活度的SI单位是：贝可［勒尔］，简称贝可，以符号Bq表示。1Bq表示放射性核素在1s内发生一次衰变，单位为秒^-1（s^-1）。可以用千 贝可（kBq）、兆贝可（MBq）等表示。

过去使用的单位是居里（Ci）：它表示放射性核素在1s内衰变了3.7×10¹⁰次。即

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或者

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过去曾用mCi（毫居）、μCi（微居）等。

比活度，亦称质量活度，它指含放射性核素的物质（样品）中，其活度与样品质量之比，即单位质量物质中放射性核素的活度。其单位用Bq/kg或Bq/g。一般用于固体物质，如岩石、土壤中含有放射性核素的量；也用于液体样品。

对于气体物质，常用Bq/L或者Bq/m³表示放射性核素的浓度单位（称为活度浓度）；这也适用于液体。

以前常用“爱曼（em）”作为气体中放射性核素的浓度单位，可以通过下面关系进行 换算：

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（二）放射性物质的质量及含量单位

对于长寿命的放射性核素如铀、钍，可以用称量的方法来度量，用克（g）或千克（kg）来表示。

在固体物质中放射性物质的含量，常用质量分数（％）来表示；也可以用克/吨（g/t）来表示。

1976年国际原子能机构（IAEA）提出建议，用“用放射性元素含量单位”来表示γ总 量测量得到的地质体中放射性元素含量，用符号U_γ表示。其定义为：具有一个放射性元素 含量单位的地质体，用仪器测得的γ总量计数率与含有1g/t平衡铀的地质体的γ总量的计 数率相等。也就是：一个放射性元素含量单位（U_γ）＝1g/t平衡铀含量。即：1U_γ＝1g/t平 衡铀含量。可表示为：10^-6g/g或10^-6eU。

在液体或气体中的放射性核素含量，一般用g/L（或Bq/L）表示。

（三）放射性辐射剂量单位

1. 照射量（X）

照射量（X）是指X射线或γ射线在空气中引起电离数量的量，其法定计量单位为 库/千克，符号C/kg。过去曾用单位是伦琴（符号为R），定义为：辐射在每千克空气中 产生一种符号离子的电荷为2.58×10^-4C（由于一个离子携带电量为1.602×10^-19C，或 者说产生1.61×10¹⁵离子对/千克空气）。照射量定义式为

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式中：dQ表示在质量为dm（某一体积内）的空气中产生的一种符号电荷量。伦琴与库/千克的关系为：1C/kg＝3.8277×103R。

2.照射量率X

定义是：单位时间内的照射量，可写为

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其单位是C/kg·s。过去曾用单位是R/s（伦琴/秒）或R/h（伦琴/时），还有μR/h及γ（伽马）。关系为

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3. 辐射吸收剂量

照射量可以用辐射对空气的剂量效应来衡量，但不适用于辐射对人体组织的能量沉积，因此引入辐射吸收剂量。在国际单位制（SI）中，使用的吸收剂量单位是：戈瑞（Gy）。它定义为辐射在1kg介质中形成1J的能量沉积，即

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拉德（rd）是以前使用的单位。表5-1列出了放射性勘探中常用法定计量单位。

表5-1 放射性勘查中常用法定计量单位

（四）放射性标准源

放射性勘探一般采用相对测量法，因此要制备已知含量（或照射量率）的标准源，用 来与样品或测量对象进行对比，以确定样品或测量对象中的放射性元素含量（或照射量 率）。另外，为了校正某些放射性勘探仪器的灵敏度，标定仪器读数的格值，也要借助于 标准源。

将一定质量的某种放射性物质装在特制的容器中，就成为标准源了。因为标准源是衡量的准则，必须准确可靠，所以制作时，应采用半衰期很长的放射性物质，才能保持它的 射线强度稳定不变。

根据不同用途，放射性标准源有多种多样，常用的主要有三种。

1.α射线标准源和β射线标准源

氧化铀（U₃O₈）可以作为α射线标准源。

氧化铀（U₃O₈）放置超过²³⁴Th（UX₁）的10倍半衰期（24.1天），使，²³⁸U与²³⁴ Th，²³⁴ Pa达到放射性平衡，是常用的β标准源。后两者都是β辐射体。

也可选用人工放射性核素制造的α与β射线标准源。

2.γ射射线标准源

广泛应用的是密封的与衰变子体达到放射性平衡的纯镭制成的γ射线标准源。镭含量

0.1mg和1mg为常用的两种，封装于壁厚为0.5mm的铂小罐中，在空气中1m远处，照射量率分别为591.5×10^-14C/（kg·s）（或82.5γ）和5.92×10^-11C/（kg·s）（或825.7γ），称为标准放射性源常数。

也可用人工放射性核素作成γ射线标准源，如⁶⁰Co（钴）核素。但缺点是半衰期短，使用时要根据衰变系数对源的常数作校正，且能量成分与镭差别较大。

3. 氡气标准源

瞬时测氡法设备标定，常用的氡气标准源由镭盐溶液制成，保存在特制的玻璃罐中，溶液镭的含量一般为10^-8～10^-11g。同样钍射气（Tn）标准源，由钍化合物制成的溶液，溶液中钍含量一般为1～10mg。

氡室是20世纪80年代提出的，密封室体积一般在1～20m³之间或者更大，用纯沥青 铀矿石或镭盐提供充足的氡气源。它的特点是氡气浓度稳定，根据需要氡气浓度标准可调 节设置，从几个贝可至数百贝可，对待标定的氡气探测器，可根据循环法、真空法和自由 扩散法。